CN107406190B - 具有膜的胶囊以及用于制备营养产品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在设备中制备营养产品的胶囊(1)，所述设备适于将液体供应到所述胶囊(1)中，所述胶囊(1)包括：用于提供营养配料的至少一个隔室(13)，所述营养配料用于与供应的液体结合以制备所述营养产品，其中所述隔室包括形成所述营养隔室(13)的释放侧的液体不可透过的膜(17)，所述释放侧用于从所述隔室中释放所述营养产品；并且其中所述胶囊还包括从开口壁突出并定位成邻近或靠近所述液体不可透过的膜(17)的至少一个浮凸元件(16)；其中所述液体不可透过的膜(17)不含铝层，并且包括在其接触表面处彼此连接的第一聚合物层(20)和第二聚合物层(21)，其中所述第一聚合物层(20)包括至少一个预切口(22)，并且其中所述第二聚合物层不含预切口或弱化的线或区域，并且其中所述浮凸元件定位成与所述预切口的至少一部分轴向邻接。

Description

具有膜的胶囊以及用于制备营养产品的方法

技术领域

本发明涉及一种胶囊，该胶囊用于通过将营养配料与液体混合来制备含有营养配料的营养产品。具体地讲，本发明涉及一种用于插入设备的胶囊，该设备可在胶囊中供应液体以通过将液体与营养配料混合来制备营养产品(例如，婴儿配方食品)，该胶囊具有液体不可透过的膜，当营养产品制备好后，可通过胶囊的浮凸元件刺穿该膜以释放胶囊中的营养产品。

背景技术

营养组合物可以是例如婴儿配方食品，也可以是针对学步儿、病人、老年人、营养不良者或运动员的营养液。食品组合物可以是例如乳制品液体、汤、咖啡或茶饮料。通过向胶囊所容纳的各配料中添加液体(例如，热水或常温水)制备这些组合物。

这些胶囊通常在家用设备例如饮料制备机器中使用。这些机器被设计成利用胶囊中提供的适当配料与机器供应至胶囊中的水发生相互作用来制备冷或热的营养产品。这些机器的常见原理是使用包括单次剂量营养配料的胶囊来制备所需营养产品。因此，通常将胶囊放置在设备的接收室并将其封闭在其中后，将诸如水等液体注入胶囊从而与其中的各配料(例如，通过溶解和/或提取的方式)发生相互作用。然后将得到的营养产品从胶囊释放或排出到位于机器接收室下方的专用接收容器中。

这种胶囊可包括产品输送系统，该输送系统用于确保供应液体和胶囊隔室中所容纳的各配料发生恰当的相互作用，并且减少营养液体与设备的接触。因此，产品输送系统被设计成当隔室中的液体达到足够压力时优选地打开穿过胶囊的至少一个开口以输送营养产品。为此，出口侧胶囊的底部可包括浮凸元件，该浮凸元件巧妙地放置以将通常分隔开隔室与胶囊出口的膜穿孔。该膜通常是铝制的不漏液、可穿孔薄膜。该膜优选地密封在胶囊的底部边缘，并且优选地由30(20-40)微米的铝箔制成。

例如，在WO 2010/128028 A1中描述了这种胶囊。所述膜通常由铝制成并在胶囊底部密封。铝膜因其特殊的功能特性(即其阻隔性)而常用于食品工业中。此外，通过从膜下方的开口壁突出的浮凸元件可使铝膜的开口明显且受控，同时使用铝膜对于充分溶解、开口打开期间的稳定液流和防溅等系统性能也非常重要。

为促进/提高再循环使用能力和废物管理，可能期望避免使用铝制材料和聚合物材料的组合来制造饮料胶囊。然而，一旦胶囊中的压力增加，在单次剂量营养产品系统中可用于替代铝膜的塑料膜在浮凸元件上提供的开口不受控制，从而导致塑料膜被过度或不受控地撕裂，使液体流不良或胶囊出口可能被堵塞。例如，塑料膜如挤出聚丙烯(PP)薄膜会产生尺寸和取向不受控的长撕裂。因此，本发明旨在提供一种无铝膜，该膜能够通过胶囊开口壁的浮凸元件受控地打开。

本发明还有其它目的，特别是为本说明书的其余部分中将出现的其它问题提供解决方案。

发明内容

在第一方面，本发明涉及一种胶囊，该胶囊用于在适于为其供应液体的设备中制备营养产品(在下文中也称为“产品”、“组合物”或“营养组合物”)，例如婴儿配方食品或饮料。这种设备可以是液体供应设备，优选地为饮料生产机器。该液体可以是生产营养产品所需的任何液体，优选地为水，更优选地为热水。液体可通过压力作用而被引入或注入胶囊。该胶囊包括用于提供营养配料的至少一个隔室，该营养配料用于与供应的液体结合以制备营养产品。胶囊中提供不漏液或液体不可透过的膜以形成胶囊的营养隔室的释放侧，该释放侧用于从胶囊中释放营养产品。在邻近或靠近液体不可透过的膜处提供从胶囊开口壁突出的至少一个浮凸元件，该浮凸元件被构造成刺穿液体不可透过的膜。

可通过使膜抵靠一个或多个浮凸元件产生相对形变从而刺穿液体不可透过的膜。可通过增加隔室内液体压力和/或向浮凸元件施加机械力来实现形变。优选地，液体不可透过的膜的刺穿是通过例如由于向隔室中供应液体(例如，由于在将液体注入隔室中时或在制备(即，溶解/提取)营养产品期间，隔室内的压力增加)而使液体不可透过的膜向出口凸出实现的。液体不可透过的膜不含铝层，并且包括在其接触表面处彼此连接(例如，层合)的至少第一聚合物层和第二聚合物层。第一聚合物层包括至少一个预切口，优选地多个预切口。第二聚合物层不含预切口或弱化的线或区域。浮凸元件定位成与预切口的至少一部分轴向邻接或与预切口轴向紧邻。

术语“附接”或“彼此连接”是指膜的至少两层基本上在其面向彼此的整个(相对)接触面上(例如，通过密封、层合或胶合)彼此连接。

根据本发明，提供一种多层聚合物膜，该聚合物膜具有在其接触表面上彼此附接(即，层合、胶合或以其它方式粘附)的至少两层。在这两个聚合物层中只有一层被预切割的情况下，浮凸元件在局部开口起始点处刺穿第二聚合物层，该开口起始点取决于浮凸元件相对于预切口的相对位置。当进行开口起始后，例如受到隔室中逐渐增大的压力的作用，第二聚合物层继续撕裂，但由于在第一聚合物层中存在预切口，撕裂保持受控状态。由浮凸元件在第二聚合物层中进行的开口起始可以是通过该层的整个厚度的完全穿孔，也可以是通过该层的部分厚度的部分穿孔，但部分穿孔应能使该层充分弱化从而能够实现沿着预切口的撕裂。因此，开口的大小和尺寸，例如，膜的(或特别是第二聚合物层的)撕裂可基本上由与第二聚合物层连接的第一聚合物层中形成的预切口的尺寸和形状限定。可通过预切口相对于浮凸元件的相对轴向位置确定适当的开口起始，从而使浮凸元件能够优选地只刺穿非预切割的聚合物层。打开膜需要适当小的力，同时通过适当控制第二聚合物层的撕裂获得精确的开口。

在一个优选的实施方案中，膜的聚合物层由不同聚合物材料和/或由具有不同相对或绝对机械特性的聚合物制成。优选地，第一聚合物层是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PA(聚酰胺)。优选地，第二聚合物层是PP(聚丙烯)，更优选地为双轴定向PP。优选地，膜通过在优选地由PP制成的第二聚合物层上层合优选地由PET或PA制成的第一聚合物层(优选地非常薄)制备。优选地，第二聚合物层被选择为在与第一聚合物层相对的一侧上也可热密封，以便密封在胶囊的主体上，例如密封在胶囊主体底部的环形边缘上。

在一个优选的实施方案中，第一聚合物层的穿刺断裂载荷(根据标准ISO3036)高于第二聚合物层的穿刺断裂载荷。更优选地，第一聚合物层的穿刺断裂载荷(根据ISO3036)为第二聚合物层的穿刺断裂载荷的至少1.5倍，优选地为至少2倍。例如，第一聚合物层可具有大于5N的断裂载荷，而第二聚合物层可具有小于3N的断裂载荷(即，和铝类似)。第一聚合物层的断裂伸长率(根据EN ISO527)可高于第二聚合物层的断裂伸长率。更优选地，第一聚合物层的断裂伸长率(根据EN ISO527)为第二聚合物层的断裂伸长率的至少两倍，优选地为至少五倍。例如，第一聚合物层的断裂伸长率可大于10mm，优选地大于30mm，最优选地介于31mm和60mm之间；并且第二聚合物层的断裂伸长率可小于10mm，优选地小于5mm，最优选地介于1mm和5mm之间。第一聚合物层的能量峰值(根据EN ISO527)可高于第二聚合物层的能量峰值。更优选地，第一聚合物层的能量峰值可为第二聚合物层的能量峰值的至少5倍，优选地至少10倍。具体地讲，第一聚合物层的能量峰值例如可大于500N*mm，最优选地介于500N*mm和850N*mm之间；并且第二聚合物层的能量峰值可小于50N*mm，最优选地介于5N*mm和50N*mm之间。第一聚合物层的厚度可介于5微米和80微米之间，优选地介于5微米和30微米之间，最优选地介于2微米10微米之间。在另一方面，第二聚合物层的厚度可介于2微米和50微米之间，优选地介于5微米和20微米之间。在一个优选的实施方案中，第二聚合物层具有和对应的铝膜类似的机械穿刺特性，例如，断裂伸长率为约1mm，断裂载荷为约2N。因此，可获得与铝膜相当的机械断裂特性，由于预切口和固定连接，还允许对液体不可透过的膜进行高度精确的撕裂。

因此，可通过相对较薄的液体不可透过的膜获得上述优势。还可以提供一种膜，就其某些机械特性(例如，断裂伸长率和断裂载荷)而言，该膜与现有铝膜表现类似，从而当使用本发明的胶囊时，不需要对系统例如胶囊和/或机器进行进一步改进或调整。

在一个优选的实施方案中，第一聚合物层中的预切口被构造成使得一旦预切口部分或全部打开(例如，撕裂)时，可与第二聚合物层结合以充当阀；即，当营养产品释放后和/或当隔室内液体的压力足够低时，膜中的开口将自动重新闭合。具体地讲，预切口优选地具有直线狭缝或十字形狭缝。因此，当第二聚合物层被刺穿并因此在膜中提供开口(例如，通过沿预切口撕裂第二聚合物层)后，诸如通过在隔室中溶解注入液体和配料(例如，粉末)而获得的营养产品可在营养产品分配过程结束时离开胶囊，第一聚合物层中的预切口与第二聚合物层结合可充当自闭阀，从而防止当隔室内的液体压力降至足够低时残留物从隔室中滴出。

在一个优选的实施方案中，预切口的长度介于约2mm和20mm之间，优选地为6mm；宽度介于约0.05mm和0.5mm之间，优选地为0.1mm。

优选地，液体不可透过的膜包括多个预切口。优选地，胶囊还包括与一个或多个预切口轴向重合或紧邻的多个浮凸元件。

多个预切口优选地均匀设置或分布在液体不可透过的膜上，更优选地等距设置或分布在液体不可透过的膜上。预切口优选地分布在一系列平行阵列中。相同阵列中的相邻预切口彼此间隔的距离优选地分别介于0.5mm和5mm之间，更优选地介于1.0mm和4.0mm之间，最优选地为约3mm。两个相邻阵列的预切口间隔的距离优选地介于1mm和5mm之间，更优选地介于1.0mm和4mm之间，最优选地为约3mm。在一个优选的实施方案中，所有或部分预切口具有基本上相同或一致的尺寸。为更有效地实现膜在刺穿/开口操作方面的功能及其充当阀的功能，预切口的所示尺寸是优选的。

可在液体不可透过的膜(即，在第一聚合物层中)上提供预切口，从而当在液体不可透过的膜的平面中(即，顶视图中的狭缝角)观察时，预切口的自由端轴向地面向浮凸元件。具体地讲，浮凸元件的尖端优选地定位成轴向地面向预切口的一个端部。这种定位使得能够在预切口的一端开始刺穿预切口；随后，这种刺穿可通过(例如，撕裂)朝预切口的相对端扩大直至到达预切口的相对端。因此，可以受控方式顺利得到沿预切口的完整开口。在另一种模式中，可在膜上提供预切口而使得当在膜的平面中观察时，预切口的两个或更多个端部面向轴向刺穿元件，特别是浮凸元件的尖端。因此，在第二聚合物层相对于每个预切口的不同端部能够进行开口起始。

根据一个优选的实施方案，在胶囊中提供液体不可透过的膜，使得在隔室的内侧上提供在其中形成预切口的第一聚合物层，在隔室的外侧上提供第二聚合物层。因此，要刺穿的第二聚合物层朝向浮凸元件，从而确保以期望的方式进行刺穿而不会(不当地)妨碍该预切割的第一聚合物层(例如，使之损坏或变形)。

在替代方案中，在胶囊中提供液体不可透过的膜，使得在隔室的外侧上提供第一聚合物层，而在隔室的内侧上提供第二聚合物层。因此，当浮凸元件穿过第一聚合物层的预切口时，第二聚合物层将被刺穿(反之亦然)。

胶囊可包括用于封闭隔室入口侧的附加的液体不可透过的膜。从而可提供不漏液隔室。这还允许通过简单地用注射设备(例如，液体注射针或类似设备)刺穿入口膜从而将液体方便地注入到隔室中。

胶囊可优选地包括主体，该主体优选地由注塑成型或热成型聚合物制成，部分地界定了隔室并包括产品出口。附加的液体不可透过的膜优选地密封在主体上，例如密封在向外突出的凸缘上，用于封闭隔室的入口侧。形成释放侧的液体不可透过的膜可密封在主体的内圆周边缘上，从而在产品出口上游封闭胶囊的隔室。产品出口可包括单个或多个产品孔口，所述产品孔口优选地通过导管沿周向延伸以引导营养产品的出口液流。

主体和/或液体不可透过的膜可基本上不透气以赋予胶囊更长的货架期。

在另一方面，本发明涉及在对应生产设备中制备营养产品的方法。该方法包括以下步骤：将根据本发明的胶囊放置在生产设备的接收室中；将液体供应至隔室中与各配料混合以制备营养产品；迫使液体不可透过的层抵靠胶囊的至少一个浮凸元件从而使第二聚合物层在第一聚合物层的预切口区域中被刺穿并且通过沿预切口的至少一部分进一步撕裂第二聚合物层而在液体不可透过的层中形成开口；以及通过液体不可透过的层中的开口和胶囊外的胶囊出口从隔室中释放制备好的营养产品。最初在第二聚合物层中刺穿的液体不可透过的膜的开口的尺寸优选地与第一聚合物层中的预切口相同或小于该预切口。

在另一方面，本发明还涉及一种用于制造制备营养产品的胶囊的膜，该膜不含铝层并且包括在其接触表面处彼此附接的第一聚合物层和第二聚合物层，第一层包括多个预切口，第二层不含预切口或弱化的线或区域，其中每个预切口形成为直线狭缝或十字形狭缝，每个狭缝的长度优选地介于2mm和20mm之间，更优选地为6mm，并且宽度优选地介于0.05mm和0.5mm之间，更优选地为0.1mm。优选地，多个预切口均匀、等距地分布在液体不可透过的膜上/上方，预切口彼此间隔的距离优选地分别介于0.5mm和5mm之间，更优选地为3mm。

优选地，第一聚合物层由PET或PA制成并且厚度优选地介于5μm和80μm之间，更优选地介于10μm和30μm之间，并且其中第二聚合物层由PP、优选地双轴定向PP制成，并且厚度优选地介于2μm和50μm之间，更优选地介于5μm和20μm之间。

聚合物层由不同聚合物材料和/或具有不同机械特性的聚合物材料制成。优选地，含预切口的第一聚合物层的断裂载荷高于不含预切口或弱化的线或区域的第二聚合物层的断裂载荷。

术语“刺穿”、“可刺穿”或“刺穿的”、“穿孔”、“可穿孔”或“穿孔的”等在广义上理解为涉及通过刺穿、撕裂、穿孔或穿刺得到的开口。

根据定义，当在本说明书中使用术语“介于...和...之间”给出值的范围时，该值的上下限包括在给定范围内。

附图说明

结合附图，在阅读本发明实施方案的以下详细说明时，本发明的其它细节、目的和优点对于技术人员而言将变得显而易见。

图1示出了根据本发明的一个实施方案的胶囊的顶部透视图，

图2示出了图1的胶囊的底部透视图，

图3示出了图1的胶囊的侧视图，

图4示出了图3的胶囊沿线A-A截取的横截面，

图5示出了图1的胶囊的分解剖视图，示出了组装前的不同元件,

图6示出了无入口膜、配料和根据本发明的液体不可透过的膜的图1胶囊的简化(即，简化了胶囊主体设计)部分顶部透视图，

图7示出了图6的胶囊的产品输送系统的顶视图，

图8示出了图6的胶囊的浮凸元件的放大透视图，

图9示出了用根据本发明的一个实施方案的液体不可透过的膜覆盖的图7的产品输送系统的顶视图，并且

图10示出了图9的根据本发明的液体不可透过的膜沿B-B截取的示意性剖视图。

具体实施方式

结合图1至图8示出了根据本发明实施方案的胶囊的一般方面，仅作为优选示例给出。

胶囊1包括用于提供营养配料14的至少一个隔室13，营养配料14用于与供应的液体结合以制备营养产品。胶囊1通常可包括用于接收营养配料14的主体2，优选地用于从供应到隔室的液体中除去污染物的过滤装置以及下文将讨论的产品输送系统。隔室13可在主体2中形成的杯3中提供。

胶囊1(优选地主体2、隔室13或杯3)优选地通过液体不可透过的顶膜或箔4封闭，该液体不可透过的顶膜或箔可密封在胶囊1或主体2的凸缘状边缘5上。因此，胶囊1的入口可通过膜4方便地封闭。膜4可仅为液体不可透过的，或最优选地为液体不可透过的和不透气的。具体地讲，膜4可为包括阻气材料诸如EVOH的多层。如下文将更详细解释的，顶膜4由可穿刺材料诸如薄聚合物制成，从而使液体诸如水能够例如通过设备(如，液体供应设备或饮料生产设备)的液体注射器6供应至胶囊1中。在一个优选的实施方案中，顶膜4可进一步被构造成使得其能使气体如空气能够通过气体喷射器7供应至胶囊中。优选地，顶膜4通过密封件35、36密封在液体入口和气体入口周围。

胶囊1还包括用于从胶囊1释放(液体)营养组合物或产品的产品出口9。优选地在杯3的底部8中/处提供出口9。产品出口9可包括用于使组合物流向容器(例如，奶瓶、玻璃器皿或杯子)的一个或多个开口。产品出口9可从杯底部8通过短导管10延伸，从而引导营养产品的流动以及减少液体从侧面喷出，而这可能对容器周围造成污染。

主体2优选地由塑料如聚合物制成，并且包围隔室13且包括出口9，其入口优选地被膜4覆盖。

胶囊1的主体2可通过延伸部分11在上侧延伸，该延伸部分接收过滤装置18以过滤供应到胶囊1的液体。具体地讲，过滤装置18可被构造成可插入/已插入在主体2的延伸部分11处形成的过滤器接收底座19中。过滤器接收底座19可以是例如深度(d)与隔室深度(D)相比相对较浅的U形腔室。底座19具有与过滤装置18的底部和侧壁的至少一部分相匹配的底壁和侧壁。进行过滤以除去包括微生物诸如细菌、酵母或霉菌以及最终病毒在内的污染物，还可除去液体中可能含有的微小固体颗粒。过滤器可形成为相对刚性的过滤装置，包括装在相对刚性的壳体内的柔性微孔膜。这种过滤装置18在2010年5月4日提交的WO2010/128028中有详细描述。然而，如果胶囊1中存在过滤技术，该技术不一定仅限于所述的过滤装置18，还可以是本领域已知的任意类型的过滤器(例如，滤纸)或过滤器系统。也可在本发明的胶囊中省去过滤器。

如图2所示，胶囊1还可包括能够与设备的定位传感器共同作用的三维编码结构12，该结构用于区别设备中插入的胶囊1的类型，从而可针对识别到的胶囊类型定制制备周期(例如，通过供应适当体积的液体、改变温度控制、流速等方式)。可设想其它编码方式，例如条形码、RFID标签或电磁元件。

根据图4和图5，容纳有营养配料14的隔室13由杯3的底部和侧壁形成。隔室13的体积可根据要注入的液体的体积而不同。通常，对于液体体积较大的情况，大体积是优选的，从而使隔室用作各配料和液体的混合钵以形成营养产品。

胶囊1可包括产品输送系统15，该输送系统用于确保供应液体和胶囊1的隔室13中所含各配料14发生恰当的反应，并且减少(优选地避免)营养产品与设备的接触。在具体模式中，产品输送系统15被设计成当隔室13中的液体达到足够压力时打开穿过胶囊1的至少一个开口以输送组合物。为此，胶囊1(优选地杯3的底部8)包括至少一个或多个形成刺穿装置的穿孔元件或浮凸元件16，这些穿孔元件或浮凸元件经过巧妙地放置(参见例如图7至图9)以刺穿用于将隔室13与液体产品出口9分隔开的下膜17。浮凸元件16形成开口壁25的一部分，优选地形成胶囊底部8的至少一部分。浮凸元件16朝向隔室方向突出。应当指出的是，开口壁可以是与底部8分隔开的片材，例如插入的盘。浮凸元件16被构造成使得当膜17相对于浮凸元件发生变形(例如，朝向底部8或出口9凸起)时刺穿膜17；例如，当被供应至隔室13的液体压力超出胶囊1内的预定压力时。浮凸元件16可采用切齿形状。该齿可包括由与相对于膜平面正交延伸的U形基底表面相交的倾斜表面形成的尖端。优选地，齿的相对取向使其倾斜表面直立地延伸至预切口，尖端处于预切口的极限或内部，更优选地位于预切口的一个自由端。浮凸元件可具有其它各种形状，例如与倾斜表面相交的圆柱形、圆锥形、立方体或棱锥形基底表面。膜相对于浮凸元件的形变可通过其它方式来获得，例如通过施加外部机械作用(例如，在设备关闭期间由胶囊保持器向胶囊施加的作用)使胶囊底部8向内发生形变。图8示出了优选的穿刺设计的一个示例。然而，本发明不限于该示例性设计。

在2009年3月16日提交的WO 20090115475中描述了包括这种产品输送系统15的胶囊。应当指出的是，产品输送系统15也可采用不同设计。

膜17是(薄的)液体不可透过的(即，不漏液)且可穿孔的膜。在一个优选的实施方案中，液体不可透过的膜17也基本上不透气。膜17优选地密封在胶囊1的底部，更优选地密封在杯3的内底边缘26处。液体不可透过的膜17仅由聚合物层制成，该聚合物层包括彼此层合在一起的至少第一聚合物层20和第二聚合物层21。因此，第二聚合物层21优选地可在第一聚合物层20的相对侧进行热封，以便密封在相应胶囊底部部分。

根据一个优选的实施方案，聚合物层20、21由不同聚合物材料制成。第一聚合物层20可以例如由PET或PA制成。根据一个优选的实施方案，第一聚合物层20的厚度为5μm至80μm，优选地为5μm至30μm。第二聚合物层21可以例如由PP、优选地双轴定向PP制成。根据一个优选的实施方案，第二聚合物层21的厚度为2μm至50μm，优选地为5μm至20μm。

第一聚合物层20的穿刺断裂载荷高于第二聚合物层21的穿刺断裂载荷。更优选地，第一聚合物层的穿刺断裂载荷为第二聚合物层的穿刺断裂载荷的至少1.5倍，优选地为至少2倍。例如，第一聚合物层可具有大于5N的断裂载荷，而第二聚合物层可具有小于3N的断裂载荷。

为测量穿刺断裂载荷，根据国际标准ISO3036，使用穿刺试验机测试由各层聚合物材料构成的膜样品。试验机通常被设计为具有头部的摆锤，用于测量刺穿膜所需的能量。通常，由不锈钢制成的穿刺头附接在实心臂上。负载臂沿圆弧摆动，直到接触夹在两个水平板之间的样品。上板固定不动，下板加载有弹簧。每个板上都有一个三角形孔，以容纳穿刺头。穿透样品后，一个松散地装配在穿刺头的圆柱形延伸部上的卡圈分离并粘附到样品上，从而保持孔打开并防止和阻断摆锤活动。样品的长度和宽度为15mm。摆锤的速度为10mm/min。施加的载荷为10N。重复试验至少5次，结果取平均值。

第一聚合物层20的断裂载荷优选地高于第二聚合物层21的断裂载荷。例如，第一聚合物层20可具有大于10N的断裂载荷，第二聚合物层可具有小于5N的断裂载荷。第一聚合物层20的断裂伸长率可大于第二聚合物层21的断裂伸长率。例如，第一聚合物层20的断裂伸长率大于10mm，第二聚合物层21的断裂伸长率小于1mm。

为根据国际标准EN ISO527测量断裂伸长率，使用伸长计测试由每层聚合物材料制成的膜样品。样品的长度为100mm，宽度为15mm。伸长计的速度被选定为50mm/min。施加的载荷为100N。重复测试至少5次，结果取平均值。

根据本发明，仅第一聚合物层20和第二聚合物层20中的第一聚合物层20在液体不可透过的膜17与浮凸元件16相对的区域中包括至少一个预切口22。对于图9所示的示例性实施方案，膜17包括31个预切口，同时至少一个预切口22(实际上图中所示为4个预切口)被置于液体不可透过的膜17中与浮凸元件16轴向邻近的区域。用于确定预切口相对于浮凸元件的邻近度的轴的方向在此视为膜的相对垂直方向。当具有多个预切口22时，预切口22优选地均匀分布在液体不可透过的膜17上/上方，更优选地等距离地分布在液体不可透过的膜上/上方。预切口22优选地分别彼此相距0.5mm至5mm，更优选地相距3mm。

预切口22的长度优选地为2mm至20mm，更优选地为6mm；宽度为0.05mm至0.5mm，更优选地为0.1mm。在一个优选的实施方案中，第一聚合物层20中的预切口22被构造成在第二聚合物层21被浮凸元件16穿孔后与第二聚合物层结合用于充当阀。这意味着预切口能够提供例如由于膜材料的弹性以及层合的层20、21而具有的自动自动重新闭合的功能。当胶囊内的压力在胶囊内大部分液体排出后充分下降时，重新闭合功能发挥作用以防止最后滴液。预切口22优选地具有直线或十字形狭缝布局。

在一个优选的实施方案中，预切口22设置在液体不可透过的膜17上，使得各个预切口22的自由端23(例如，当在液体不可透过的膜17的平面中或在膜17或预切口22的顶视图中观察时)面向浮凸元件16。

根据本发明的一个优选的实施方案，液体不可透过的膜17设置在胶囊1中，使得具有预切口22的第一聚合物层20设置在隔室13的内侧，第二聚合物层21设置在隔室的外侧或形成胶囊的输送侧(即相对于第一聚合物层20位于隔室对侧)或设置在出口9的一侧。

应当注意，膜17单独也可形成本发明的一部分。在这方面，提供仅由聚合物层构成的膜17，该膜包括彼此层合在一起的至少第一聚合物层20和第二聚合物层21，其中第一聚合物层20和第二聚合物层21中仅一者包括至少一个预切口22、优选地多个预切口，其中聚合物层20、21由不同聚合物材料制成，并且其中具有预切口22的第一聚合物层20的断裂载荷高于第二聚合物层21的断裂载荷。

膜17可例如按照如下方式产生：提供由第一聚合物层的材料制成的聚合物片材。然后，在片材中提供预切口22。可通过任意合适的技术例如冲孔、冲压、激光切割或水束切割来提供预切口。然后，提供由第二聚合物层的材料制成的第二片材，并将其附接(例如，层合或密封)到预切割的第一片材上。最后，从连接的片材材料上切割(例如冲孔)出膜17，使得在膜17上有关胶囊1设计的期望位置处提供预切口22。

在一种替代方法中，提供由第一聚合物层的材料制成的聚合物片材。然后，提供由第二聚合物层的材料制成的第二片材，并将其附接(例如，层合或密封)到第一片材上。然后，例如通过激光或机械切割在第一片材中提供预切口22。最后，从连接的片材材料上切割(例如冲孔)出膜17，使得在膜17上有关胶囊1设计的期望位置处提供预切口22。

为了便于相对于浮凸元件放置膜，优选地在膜表面区域上提供的预切口数量超过每个胶囊所需预切口数量的数倍。例如，每个胶囊的预切口数量可为约30个，而其中只有2、3、4、5、6、7或8个位于与浮凸元件有关的功能位置处。优选地，预切口沿多个纵向和横向阵列分布，两个相邻预切口在纵向和横向上的距离恒定。两个相邻预切口之间距离被选择为便于相对于浮凸元件放置膜，同时使膜保持足够的强度以避免在非期望区域(浮凸元件以外的区域)发生意外断裂。

在下文中，描述了一种用于在生产设备中制备营养产品的方法。所述方法包括：在第一步骤中，将根据本发明的胶囊1放置在生产设备的接收室。在第二步骤中，将液体供应至胶囊1的隔室13中与储存在隔室13内的各配料混合以制备营养产品。由于液体被引入(即注入)胶囊1中，胶囊1内的压力增加并导致膜17朝胶囊1的至少一个浮凸元件16凸起，使得(仅)第二聚合物层21在第一聚合物层20的预切口16区域中被穿孔，从而在液体不可透过的膜17中形成开口。最后，制备好的营养产品通过液体不可透过的膜17中的开口和胶囊1的产品出口9从隔室13中释放出来(即排出)。在一个优选的实施方案中，液体不可透过的膜17中的开口尺寸与第一聚合物层20中的预切口22一致，或小于预切口22。这种设计是优选的，因为仅第二聚合物层21在第一聚合物层20的预切口22区域中被穿孔，使得可在预切口22区域中打开(即撕裂)开口，同时聚合物层20、21的层合避免了第二聚合物层21的进一步撕裂，从而避免了膜17的进一步撕裂。因此，膜17或预切口22可被设计成使得可实现类似阀的功能，从而避免在生产过程结束并将胶囊1从机器中取出之后胶囊1中的残留物滴出。

本发明不限于本文以上描述的实施方案。具体地讲，各个实施方案的特征可按任意可能的方式进行组合，前提是该组合被所附权利要求书涵盖。根据本发明，“胶囊”应理解为任意种类的容纳配料的容器，该容器可被放置在设备(例如，饮料分配机)中从而使液体(通常为水)进入容器内部，并且该容器允许由于在入口侧引入的液体(例如，通过增加胶囊内的压力)而导致在出口侧打开胶囊。本发明中给出的尺寸、聚合物材料及其属性仅用于示例性目的，但本申请并不限于此。

Claims (20)

1.用于在设备中制备营养产品的胶囊(1)，所述设备适于将液体供应到所述胶囊(1)中，所述胶囊(1)包括：

用于提供营养配料的至少一个隔室(13)，所述营养配料用于与供应的液体结合以制备所述营养产品，

其中所述隔室包括形成所述隔室(13)的释放侧的液体不可透过的膜(17)，所述释放侧用于从所述隔室释放所述营养产品，并且

其中所述胶囊还包括从开口壁(25)突出并定位成邻近或靠近所述液体不可透过的膜(17)的至少一个浮凸元件(16)，其特征在于：

所述液体不可透过的膜(17)不含铝层，并且包括在其接触表面处彼此连接的第一聚合物层(20)和第二聚合物层(21)，其中所述第一聚合物层(20)包括至少一个预切口(22)，并且其中所述第二聚合物层不含预切口或弱化的线或区域，并且其中所述浮凸元件(16)定位成与所述预切口(22)的至少一部分轴向邻接或与所述预切口轴向紧邻，

所述预切口(22)的长度介于2mm和20mm之间，并且宽度介于0.05mm和0.5mm之间，

在制备所述营养产品时，通过所述第二聚合物层(21)在所述预切口(22)的区域中被所述浮凸元件(16)穿孔而在所述第二聚合物层(21)中形成的开口的尺寸与所述预切口(22)一致，或小于所述预切口(22)，

其中在所述液体不可透过的膜(17)上提供所述预切口(22)，使得当在所述液体不可透过的膜(17)的平面中观察时，所述预切口(22)的自由端(23)轴向地面向所述浮凸元件(16)。

2.根据权利要求1所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)的根据ISO3036的穿刺断裂载荷高于所述第二聚合物层(21)的断裂载荷，和/或

其中所述第一聚合物层(20)的根据EN ISO527的断裂伸长率高于所述第二聚合物层(21)的断裂伸长率。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)由PET或PA制成。

4.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)的厚度介于5μm和80μm之间。

5.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述第二聚合物层(21)由聚丙烯(PP)制成，和/或第二聚合物层(21)的厚度介于2μm和50μm之间。

6.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)和第二聚合物层(21)彼此层合、胶合或以其它方式粘附，从而在其接触表面上彼此连接。

7.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述预切口(22)是直线狭缝或十字形狭缝。

8.根据权利要求7所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)中的所述预切口(22)被构造为一旦所述预切口部分或完全打开，就与所述第二聚合物层结合以充当阀。

9.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述预切口(22)的长度为6mm，并且宽度为0.1mm。

10.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述液体不可透过的膜(17)具有多个预切口(22)，所述预切口均匀分布在所述液体不可透过的膜(17)上/上方。

11.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中在所述胶囊(1)中提供所述液体不可透过的膜(17)，使得在所述隔室(13)的内侧上提供所述第一聚合物层(20)，并且在所述隔室(13)的外侧上提供所述第二聚合物层(21)，或者反之亦然。

12.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述胶囊(1)包括用于封闭所述隔室(13)的入口侧的附加的液体不可透过的膜(4)，其中所述胶囊(1)包括主体(2)，所述主体由注塑成型或热成型聚合物制成，部分地界定了所述隔室(13)并包括产品出口(9)；形成所述释放侧的所述液体不可透过的膜(17)密封在所述主体的内圆周边缘上，从而在所述产品出口(9)上游封闭所述胶囊的所述隔室(13)的所述释放侧。

13.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述液体不可透过的膜也是不透气的。

14.根据权利要求2所述的胶囊(1)，其中所述第一聚合物层(20)具有大于10N的断裂载荷，并且所述第二聚合物层(21)具有小于5N的断裂载荷。

15.根据权利要求2所述的胶囊(1)，其中，所述第一聚合物层(20)的断裂伸长率大于10mm，并且所述第二聚合物层(21)的断裂伸长率小于1mm。

16.根据权利要求4所述的胶囊(1)，其中，所述第一聚合物层(20)的厚度介于10μm和30μm之间。

17.根据权利要求5所述的胶囊(1)，其中，所述第二聚合物层(21)由双轴定向PP制成。

18.根据权利要求5所述的胶囊(1)，其中，第二聚合物层(21)的厚度介于5μm和20μm之间。

19.根据权利要求8所述的胶囊(1)，其中，所述阀是自动重新闭合阀。

20.根据权利要求10所述的胶囊(1)，其中，所述预切口等距分布在所述液体不可透过的膜上/上方。

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